Нелегкий груз тяжелых металлов

Свыше 40 химических элементов таблицы Менделеева относятся к тяжелым металлам. С точки зрения загрязнения окружающей среды, способности накапливаться в пищевых продуктах и токсичности наибольшее значение имеют ртуть, свинец, кадмий, мышьяк, ванадий, олово, цинк, сурьма, медь, молибден, кобальт и никель.

Тяжелые металлы поступают в атмосферу как из природных источников (пыль, переносимая ветром, лесные пожары, вулканическая деятельность, выделение растительностью, морская пена и морская пыль), так и из антропогенных источников (горнодобывающая промышленность, цветная металлургия, обрабатывающая промышленность, сжигание угля, нефтепродуктов, дерева, мусора и отходов, производство фосфорных удобрений и т. д.). Деятельность людей коренным образом изменила потоки химических элементов в природе. В настоящее время все крупные естественные источники поступления металлов в атмосферу отступили на задний план по сравнению с антропогенными, которые обеспечивают выброс в 18,3 раза больше свинца, в 8,8 раза - кадмия, в 7,2 раза больше цинка. Особенно сильно возросли масштабы геохимической деятельности человечества за последние годы. Добыча металлов удваивается каждые 12-14 лет. И вместе с ней растет доля металлов, рассеиваемых в атмосфере. В течение года, например, окружающую среду загрязняют 80-90% добываемых за тот же период свинца и ртути.

Загрязнение окружающей среды медью резко сказывается на темпах роста растений, которые приобретают при этом карликовую форму. У некоторых из них (мак, роза) окраска лепестков меняется на голубую или даже черную. У шток-розы в этом случае лепестки цветков становятся ненормально узкими. Некоторые бромелиевые и орхидные, культивируемые в теплицах, оказались очень чувствительными к цинку. Выяснилось, что они накапливали этот элемент из дождевой воды, которой их поливали, а она соприкасалась с цинковыми конструкциями теплиц. Высокую чувствительность орхидных и бромелиевых к цинку можно попытаться использовать для индикации загрязненности природной среды этим элементом. В природной обстановке у растений под влиянием избытка цинка отмирают кончики листьев, возникают аномальные формы. У мака цветки иногда становятся махровыми.

Симптомы повреждения растений томатов никелем очень специфичны: на листьях появляются различные по величине некротические пятна. Нередко на стеблях возникают побуревшие участки, происходит усыхание стеблей в форме перетяжки. Более высокие концентрации никеля подавляют рост стеблей и корней, приводят к отмиранию точек роста.

Для индикации загрязненности атмосферы тяжелыми металлами в Скандинавских странах используются низшие растения: сфагновые мхи, лишайники. Различные виды этих растений имеют неодинаковую способность к поглощению и накоплению тяжелых металлов. По данным шведских исследователей, более интенсивно накапливает свинец, железо и марганец сфагнум бурый (Sphagnum fuscum) - мох, произрастающий на кочках олиготрофных болот, и менее интенсивно - сфагнум длинноостроконечный (S. cuspidata), встречающийся в смежных западинках. Исследователи объясняют этот факт более высокой продуктивностью и ионообменной способностью сфагнума бурого, который удобно использовать как индикатор.

Кустистые лишайники очень удобны для индикации загрязненности воздуха

Способность низших растений аккумулировать тяжелые металлы - загрязнители природной среды широко используется при составлении карт загрязненности городов и территорий, примыкающих к автострадам. Химический анализ мхов позволил установить, что в Хельсинки максимальная концентрация свинца (80 мкг/л) наблюдается в 20 м от дороги, тогда как, начиная с 40-50 м, она составляет 30 мкг/л и в дальнейшем остается на этом уровне. Сходным образом изменялась концентрация цинка (от 8 до 4 мкг/л) и железа (от 2 до 0,5 мкг/л). Чем интенсивнее движение автомашин по дороге, тем больше свинца обнаруживается во мхах. Так, например, при максимальной интенсивности движения содержание свинца составляло 223 мкг/л, а при минимальной - 40-50 мкг/л.